C60抗沖磨硅粉混凝土在某水電工程泄水道中的應(yīng)用

熊云川

（云南省西雙版納州水利水電工程質(zhì)量監(jiān)督站 景洪 666101）

1 工程概況

某水電站工程泄水道工程主要由進(jìn)水口、陡槽段、挑流段等組成，泄水道位于廠房與電站生活區(qū)中間，由前池順山坡泄入瀾滄江內(nèi)，地形陡峻，地形坡度為35°～40°，泄水道工作水頭為82.0m，電站高水位運(yùn)行時(shí)，最大下泄流量為18.6m3/s，下泄洪水流速高達(dá)17.6m/s；據(jù)西雙版納州勐海水文站流沙河23年實(shí)測(cè)懸移質(zhì)泥沙資料，推求的鄰近該電站河道的多年平均輸沙率為2.92kg/s，年輸沙量總量9.2萬(wàn)t，輸沙模數(shù)88.92t/（km2·年）。泄水道由于工作水頭高，下泄水流流速大、泥沙含量高，造成陡槽段、挑流段底板、側(cè)墻混凝土沖刷破損嚴(yán)重；后采用鋼板襯砌，使用不到一年，鋼板和鉚釘都經(jīng)受不住水流的沖刷，造成鋼板變形、鉚釘被沖拔出，經(jīng)常在反復(fù)維修，導(dǎo)致工程不能正常運(yùn)行；為在高水頭、高含沙、高流速條件下提高泄水道建筑物的抗沖磨和抗空蝕能力，設(shè)計(jì)方案將泄水道底板、側(cè)墻打掉15.0cm后，采用28天齡期、強(qiáng)度等級(jí)為C60的抗沖磨硅粉混凝土澆筑，襯砌厚度為15.0cm。

2 C60抗沖磨硅粉混凝土的技術(shù)要求

配制C60抗沖磨硅粉混凝土必須從原材料品質(zhì)、配合比試驗(yàn)優(yōu)化、施工工藝與質(zhì)量控制等方面進(jìn)行綜合考慮，與普通混凝土相比，C60抗沖磨硅粉混凝土雖具有較高的強(qiáng)度和耐久性，但由于其水膠比小、膠凝材料用量大且不易泌水，因而比普通混凝土更容易產(chǎn)生塑性收縮，其早期干縮率和自身體積變形也比普通混凝土更大，這些因素交織在一起，導(dǎo)致硅粉混凝土在施工中往往出現(xiàn)早期開裂的技術(shù)難題。為此，在進(jìn)行混凝土配合比設(shè)計(jì)時(shí)，考慮通過(guò)以硅粉等活性礦物料取代部分水泥及摻加高效減水劑等手段，在滿足各項(xiàng)技術(shù)要求的前提下，盡可能減少膠結(jié)材料用量、降低混凝土水化熱溫升，從而減輕溫控負(fù)擔(dān)、降低混凝土出現(xiàn)裂縫的風(fēng)險(xiǎn)。通過(guò)摻加高效減水劑和硅粉，還可使硅粉混凝土具有良好的和易性與流動(dòng)性，以滿足該工程現(xiàn)場(chǎng)施工的要求。泄水道工程C60抗沖磨硅粉混凝土的主要技術(shù)要求指標(biāo)見(jiàn)表1。

表1 C60抗沖磨硅粉混凝土的主要技術(shù)指標(biāo)

3 C60抗沖磨硅粉混凝土的配制

3.1 原材料

選用優(yōu)質(zhì)的原材料是配制C60抗沖磨硅粉混凝土的前提。根據(jù)該工程的要求，按就地取材的原則，經(jīng)濟(jì)合理地選用滿足規(guī)范要求的原材料。

a.水泥。采用普洱水泥廠生產(chǎn)的52.5R早強(qiáng)型普通硅酸鹽水泥。

b..硅粉。采用某鐵合金廠生產(chǎn)的硅粉，摻量為5%～10%。

c.外加劑。采用某化工廠生產(chǎn)的FDN～1000早強(qiáng)高效減水劑，摻量為膠凝材料用量的0.5%～1.0%時(shí)，減水率為12%～20%，可節(jié)約水泥10%～15%。

d.細(xì)骨料。采用瀾滄江江砂，細(xì)度模數(shù)為3.2～3.5，屬粗砂。

e.粗骨料。采用嘎棟花崗巖石料廠生產(chǎn)的花崗巖碎石。

f.拌和用水。采用當(dāng)?shù)仫嬘盟?/p>

3.2 混凝土配合比設(shè)計(jì)與室內(nèi)試驗(yàn)

要點(diǎn)是：? 選擇滿足混凝土強(qiáng)度等級(jí)和施工規(guī)范要求的水膠比；?混凝土各組成材料根據(jù)計(jì)算選配；?依據(jù)粗骨料最大粒徑、砂料細(xì)度模數(shù)及級(jí)配和施工要求確定用水量；?通過(guò)計(jì)算和試配確定硅粉和外加劑的最佳摻量。

在室內(nèi)試驗(yàn)中，為便于對(duì)比，采用固定硅粉摻量，水膠比控制在0.36±0.02，混凝土坍落度為4～6cm，摻硅粉混凝土結(jié)合工程施工采用普通硅酸鹽52.5R早強(qiáng)型水泥，對(duì)比混凝土采用礦渣硅酸鹽42.5水泥。

混凝土施工配制強(qiáng)度按《水工建筑物抗沖磨防空蝕混凝土技術(shù)規(guī)范》（DL/T5207—2005）中的規(guī)定確定：

式中，設(shè)計(jì)要求的混凝土強(qiáng)度值fcu，k=60.0MPa；混凝土強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)差，在無(wú)歷史統(tǒng)計(jì)資料時(shí)，對(duì)C9035～C9050抗沖磨混凝土可取бc=5.0MPa，該工程抗沖磨混凝土為28天齡期60.0 MPa，強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)差考慮取бc=6.0 MPa，則混凝土配制強(qiáng)度 fcu，0=fcu，k+1.28бc=60.0+1.28×6.0=67.7 MPa。試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表2。

C60抗沖磨硅粉混凝土施工參考配合比見(jiàn)表3。

表2 C60抗沖磨硅粉混凝土試驗(yàn)結(jié)果

表3 C60抗沖磨硅粉混凝土施工配合比

4 C60抗沖磨硅粉混凝土溫控措施

與普通低強(qiáng)度混凝土相比，C60抗沖磨硅粉混凝土的溫度控制難度更大，其1～3天齡期溫度升高的幅度遠(yuǎn)大于其強(qiáng)度提高的幅度，因此需采取更為嚴(yán)格的溫控措施，在澆筑后要及時(shí)進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，否則極易引起新澆混凝土塑性收縮，產(chǎn)生表面裂縫。在施工中加強(qiáng)施工質(zhì)量控制，因?yàn)槲麟p版納州氣候炎熱，混凝土盡量安排在晚上施工，以降低混凝土的入倉(cāng)溫度，有利于混凝土的溫度控制；混凝土采用機(jī)械拌和，嚴(yán)格控制拌和時(shí)間，使混凝土充分拌和均勻；入倉(cāng)后必須及時(shí)充分振搗，保證其內(nèi)部密實(shí)；在混凝土澆筑后及時(shí)采用草墊進(jìn)行養(yǎng)護(hù)。該工程在施工中采取以上措施后，有效地控制了混凝土裂縫的發(fā)生。

5 結(jié)語(yǔ)

a.采用硅粉結(jié)合使用高效減水劑，摻硅粉混凝土7天強(qiáng)度超過(guò)不摻硅粉的混凝土強(qiáng)度，后期抗壓強(qiáng)度隨齡期增加而增長(zhǎng)，既克服了混凝土早期強(qiáng)度增長(zhǎng)緩慢的不足，還可提高混凝土后期強(qiáng)度，抗沖磨、抗氣蝕等性能，提高混凝土耐久性；同時(shí)使混凝土具備良好的和易性與流動(dòng)性，并且減少了混凝土單位水泥用量，從而可降低混凝土水化熱溫升，其技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果顯著。

b.在配制摻硅粉的C60抗沖磨硅粉混凝土?xí)r，應(yīng)特別注意高效減水劑與膠凝材料的適應(yīng)性，通過(guò)試拌選擇相對(duì)最佳的水泥用量、硅粉和高效減水劑摻量。

c.對(duì)于C60抗沖磨硅粉混凝土，施工中應(yīng)從原材料選擇、配合比設(shè)計(jì)、施工質(zhì)量控制、結(jié)構(gòu)尺寸及混凝土養(yǎng)護(hù)等方面采取更為嚴(yán)格的溫控措施，以有效預(yù)防和減少裂縫的發(fā)生。

d.采用C60抗沖磨硅粉混凝土對(duì)泄水道工程底板、側(cè)墻進(jìn)行修復(fù)后，通過(guò)3年運(yùn)行的考驗(yàn)，泄水道底板、側(cè)墻混凝土至今完好無(wú)損，有效地解決了困擾運(yùn)行管理單位多年的“老大難”問(wèn)題。